[题目]研究性学习小组的同学.为测定某含铜3%-5%的铝铜合金中铜的质量分数.设计下列两种不同实验方案进行探究.填写下列空白.[方案一]将铝铜合金与足量NaOH溶液反应.测定剩余固体质量.(1)实验中发生反应的化学方程式是 .(2)称取5.4g铝铜合金粉末样品.溶于VmL2.0mol/LNaOH溶液中.为使其反应完全.则NaOH溶液的体积V≥ mL.� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】研究性学习小组的同学，为测定某含铜3%～5%的铝铜合金（不含其它元素）中铜的质量分数，设计下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白。

[方案一]将铝铜合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。

（1）实验中发生反应的化学方程式是___。

（2）称取5.4g铝铜合金粉末样品，溶于VmL2.0mol/LNaOH溶液中。为使其反应完全，则NaOH溶液的体积V≥___mL。过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得铜的质量分数将__（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。

[方案二]将铝铜合金与足量稀硫酸溶液反应，用量筒或者量气管测定生成气体在通常状况（约20℃，1.01×105Pa）的体积。

（3）同学们拟选用图1实验装置完成实验：实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶.请你帮助分析原因___。

（4）实验结束时，生成氢气的体积近似等于___。

（5）锥形瓶中残存的氢气对实验结果是否有影响___(填“有”“没有”或“不能判断”)

（6）同学们仔细分析图1实验装置后，经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了图2的实验装置。

①装置中导管a的作用是___。

②实验中准确测定出实验前铝铜合金质量m1g，实验后铝铜合金质量m2g，产生的气体体积为(V2-V1)ml。利用上述数据计算通常状况下的气体摩尔体积：Vm=___。

【答案】2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 97mL 偏高铝与稀硫酸反应产生的氢气使锥形瓶内气压增大进入量筒中水的体积没有平衡锥形瓶与分液漏斗内的压强，保证稀硫酸顺利滴下；可以消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差 L·mol-1

【解析】

方案一：（1）铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气；

（2）镁的质量分数最小时，金属铝的质量最大，需要的氢氧化钠溶液最多，实际需要氢氧化钠溶液的体积应大于或等于最大值，据此计算；

镁上会附着偏铝酸钠等物质，未洗涤导致测定的镁的质量偏大；

（3）镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大；

（4）气体的体积近似等于进入量筒中水的体积；

（5）锥形瓶中残存的氢气对实验结果没有影响；

（6）①导管a可保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差；

②根据铝和氢气之间的关系式计算．

（1）铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气，实验中发生反应的化学方程式是2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。

（2）含镁为3%时，金属铝的含量最高，5.4g合金中铝的质量为，5.4g×（1-3%）=5.4×97%g，则：

2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

54g 2mol

5.4g×97%g V×10-3L×2.0mol·L－1

所以54g：（5.4g×97%g）=2mol：（V×10-3L×2.0mol·L－1），解得：V=97，故V（NaOH溶液）≥97mL；

（2）镁上会附着偏铝酸钠等物质，未洗涤导致测定的镁的质量偏大，镁的质量分数偏高；

方案二：（3）镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大，导致硫酸不能顺利滴入锥形瓶；

（4）气体产生的压强导致水从集气瓶中排出，且氢气不易溶于水，所以收集到的水的体积近似等于氢气的体积．实验结束时，生成氢气的体积近似等于进入量筒中水的体积。

（5）锥形瓶中残存的氢气对实验结果没有影响；

（6）①装置中导管a的作用：能保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差；

②实验中准确测定出实验前铝铜合金质量m1g，实验后铝铜合金质量m2g，产生的气体体积为(V2-V1)ml。

2Al+6H＋=2Al3＋+3H2↑．

2mol 3mol

mol mol

气体摩尔体积：Vm=L·mol-1。

练习册系列答案

（1）利用上述装置完成该实验，则该装置的正确连接顺序为_______________(用装置下面的字母填连接顺序，每个装置都要使用）。加热A前需要通入一段时间N2目的是_______________。

（2）若观察到B中有白色沉淀生成，C中无明显现象，则装置C的作用为_______________,D中白色变为蓝色，写出B中发生反应的离子方程式_______________装置B与装置C能否互换_______________（填 “能”或“否”），原因是_______________（填“能”则不填此空）。